پارامترهای موثر در جوشکاری(بخش دوم)
پارامترهای موثر در جوشکاری(بخش دوم)
وضعیت جوشکاری
وضعیت جوشکاری یکی دیگر از متغیرهایی است که به طور غیر مستقیم و از طریق تاثیر روی مهارت جوشکار و کنترل مذاب فلز جوش روی اجرای جوشکاری تاثیر میگذارد. بنابراین تا حد امکان سعی میشود اجرای جوشکاری در وضعیتهای سادهتر صورت پذیرد تا احتمال بهدست آوردن جوش با کیفیت افزایش یابد. در شکل زیر چهار وضعیت متفاوت جوشکاری نشان داده شده است:
چهار وضعیت متفاوت جوشکاری در اتصالات سر به سر
مطابق استانداردهاي ISO یا اروپایی مثل EN, DIN و …. وضعيتهاي مختلف جوشکاری را مطابق شکلهای زیر با حروف لاتین معرفي ميکنند.
وضعیتهای مختلف جوشکاری مطابق استانداردهای ISO یا اروپایی (EN)
به طور معمول در جوشكاري سازه ها سعي بر اين است كه اجراي جوشكاري در وضعيت سطحي( PA ) انجام شود. به همين منظور از وسايلي استفاده ميشود كه قطعات كار را گرفته و حول محور افقي بگرداند. به اين وسایل كه در شكلها و فرم هاي مختلف ساخته ميشوند، وضعيت دهنده (جیگ و فیکسچر) ميگويند. با اين وجود در سازههاي فلزي بزرگ نظير كشتي، اتومبیل، واگن قطار، اسکلت ساختما نهاي فلزي و ….. امكان جوشكاري تمام اتصالات در وضعيت سطحي غير ممكن است. لذا جوشكار بايد مهارت جوشكاري در وضعيتهاي مختلف را كه بطور اختصار معرفي شدند، داشته باشد.
نوع جوش و اتصال
با توجه به تنوع نوع اتصال قطعات جوشکاری و انوع مختلف جوش که برخی از متداو لترین آنها در شکل زیر نشان داده شده است ، انتخاب هر کدام از انواع مذکور روی اجرای جوشکاری و احتمال بوجود آمدن عیوب در جوش تاثیر گذار است لذا این متغییر ها باید متناسب با نوع جنس قطعات، ضخامت آنها، شرایط اجرای جوش، نوع فرآیند جوشکاری و غیره دارد.
انواع جوش
انواع مختلف جوش را می توان بطور كلي مطابق شكل زیر به چهار دسته تقسیم کرد:
انواع جوش
اتصالات اصلي در جوشكاري
در حالت کلی 5 نوع طرح اتصال درسازههای جوشكاري وجود دارد كه در شكل زیر معرفي شدهاند:
انواع جوش در حالت کلی
اتصالات جوشکاری در نقشههای ساخت داراي نشانه هاي استانداردی هستند كه در جدول زیربه چند نمونه از مهمترین آنها اشاره شده است:
علائم و نشانه های اتصالات جوشکاری مطابق با استاندارد iSO 2553
حالتهايي كه دو يا چند جزء براي اتصال ميتوانند در كنار یکديگر قرار گيرند عبارتند از :
حالت لب به لب يا سر به سر: در اين حالت لبهها ميتوانند صاف و يا پخ شده باشند و همانطور كه قبلاً
اشاره شد نوع، زاويه و شعاع انحنا ، پخ، بسته به شرايط كار متفاوت ميباشد.
حالت نبشي داخلي و خارجي در اين حالت دو قطعة با زاويه، در كنار هم قرار داشته و همانند حالت قبل
در صورت لزوم ميتواند لبهها پخ يا صاف باشد.
حالت سپري : اين حالت تقريبا شبيه جوش در حالت نبشي داخلي است.
حالت لب روي هم : در اين حالت مقداري از ورقها بر روي هم سوار هستند و تا حدودي شبيه جوش
نبشي داخلي است.
حالت جوش لب هاي: در اين حالت ورقها بر رويهم قرار گرفته و بر روي لبهها كه در كي سطح قرار دارند
عمليات جوشكاري انجام م يشود و يا اينكه ور قها مانند حالت اول در كي سطح كنار كيديگر قرار گرفته،
اما لب هها با زاويه 90 درجه با عرض مساوي خم شده و سپس بر روي لب ههاي خم شده جوش داده م يشود
جوش جناقي
طرح اتصالات جوش جناقي، به اشكال مختلفي مورد استفاده قرار ميگيرد. انتخاب مناسبترين طرح براي
یک كاربرد خاص، تحت تاثير عوامل زير قراردارد:
– تناسب با كاربرد مورد نظر
– در دسترس بودن طرح اتصال مورد نظر براي جوشكاري
– هزينههاي جوشكاري
– وضعيت جوشكاري
پخ لبه مربعي، اقتصاديترين طراحي اتصال از نظر آماده سازي اتصال ميباشد. در اين حالت تنها لازم است كه لبه هر یک از قطعات به همان شكل مربعي حفظ شود. اين نوع طرح اتصال محدود به كاربرد در مورد ضخامتهايي است كه از نظر استحكام و مقاومت در حد مطلوبي قرار داشته باشند. در فرآيند SMAW
این ضخامت بیش از یک چهارم اینچ(6 میلیمتر) نمیباشد.
این نیز در صورتی است که جوشکاری در وضعیت تخت انجام شود.در وضعيت تخت انجام شود. نوع مواد مورد جوشكاري نيز حتماً بايد مورد ملاحظه قرار گيرند. هنگام جوشكاري قطعات ضخيم، لبه يا پخ هر قطعه بايد به گونهاي آماده شود كه قوس مستقيماً روي نقطهاي كه سيم جوش الكترود بايد آنجا رسوب كند، متمركز گردد. ذوب بايد بسته به عمق نفوذ مورد نظر ايجاد شود.
جهت صرفهجويي بيشتر و كاهش پيچيدگي و تنش پسماند، طرح اتصال بايد داراي یک پايه پخ و یک زاويهی پخ باشد كه استحكام كافي را با رسوب حداقل مقدار سيم جوش تامين نمايد. كليد انجام اين كار، در دسترس بودن پايه پخ و ديوارههاي كنار پخ ميباشد. اتصالات پخ V و u شكل براي قطعات ضخيمتر ايدهآل هستند. در جوشكاري مقاطع ضخيم زاويهی ديوارههاي كناري بايد به اندازه كافي بزرگ باشد تا از حبس سرباره جلوگيري شود.
جوش نبشي
هنگامي كه شرايط كاري قطعات جوشخورده اجازه دهند، ميتوان از جوش نبشي به جاي جوش جناقي استفاه كرد. در جوش نبشي تقريباً نيازي به آمادهسازي اتصالات وجود ندارد، در حالي كه در جوش جناقي، ميزان جوش كمتري مورد نياز است. در اتصال نبشي، اگر جوشكاري پيوسته، استحكامي بيش از مقدار مورد نياز براي تحمل بار فراهم كند، ميتوان اتصال را به صورت مقطعي جوشكاري كرد.
جهت كاهش تمركز تنش و بالا بردن استحكام اتصالات، بهطور معمول از ترکیبی از دو نوع جوشكاري
نبشي و جناقي استفاده میگردد. حداقل تمركز تنش در روي سطح جوش زماني كه سطح جوش به شكل
گردهدار و مقعر است بدست ميآيد.
قطر الكترود
مناسبترين قطر الكترود، قطري است كه الكترود با استفاده از جريان و سرعت حركت مناسب، در حداقل زمان، مكان مورد نظر را جوشكاري نمايد. ضخامت الكترود انتخابي، تا حد زيادي به ضخامت موادي كه جوشكاري ميشوند، وضعيت جوشكاري و نوع اتصال بستگي دارد. در جوشكاري مواد ضخيمتر و يا جوشكاري در شرايط مسطح جهت استفاده از مزاياي سرعتهاي نفوذ بالاتر و زمان کمتر از الكترودهاي با قطر بيشتر استفاده ميشود. همواره بايد از ضخيمترين الكترود ممكن، كه تاثير منفي روي محدوده گرماي ورودي يا ميزان رسوب جوش ندارد، استفاده شود. جوشهايي كه از حد نياز بزرگتر باشند، هزينههاي بيشتري در برداشته و حتي در برخي موارد باعث زيان ميشوند.
هرگونه تغيير ناگهاني در اندازة مقاطع مختلف يا در حالت و شكل جوش، مانند آنچه كه هنگام جوشكاري بيش از اندازه ، شکل میگیرد. ميتواند باعث ايجاد نقاط تمركز تنش گردد. البته اين امر واضح است كه بهترين اندازه الكترود، اندازهاي است كه هنگام استفاده از آن با سرعت و حركت و جريان مناسب مكان مورد نظر در حداقل زمان، جوشكاري شود.
جريان جوشکاری
جريان مستقيم (DC)، همواره قوسی یکنواختتر و در نتيجه انتقال روانتر از جريان متناوب AC برقرار مينمايد. زيرا برخلاف جريان AC قطبيت در جريان DC متناوباً تغيير نمیکند. اگرچه برخي از الكترودها، هنگام استفاده از قطبيت مستقيم )الكترود منفي(DCSP ) ( بهتر عمل ميكنند، اما اكثر الكترودها در قطبيت معكوس )الكترود مثبت( عملكرد بهتري از خود نشان ميدهند. قطبيت معكوس DCRP) ) عمق نفوذ بيشتري ايجاد ميكند، در حالي كه قطبيت مستقيم سرعت ذوب الكترود را افزايش ميدهد.
حتي در صورت استفاده از جريا نهاي ضعيف، قوس DC خاصيت تركنندگي بهتري با حوضچه جوش از خود نشان داده و نيز مهره هاي جوش یکنواختتری ايجاد ميکند. به همين دليل، به خصوص هنگام جوش قطعات نازكتر، استفاده از جريان DC مناسبتر است. بيشتر الكترودهاي ترکیبي AC/DC در جريان
DC عملكرد بهتري دارند. هنگام جوشكاري در موقعيت بالاي سر و عمودي و جوشكاري با قوس كوتاه، جريان DC ترجيح داده ميشود. هنگام انتقال فلز مذاب در طول قوس، احتمال كوتاه شدن يا قطع شدن حاصله در جريان DC كمتر ميباشد.
از مشكلاتي كه هنگام جوشكاري قوسي فلزات مغناطيسي )آهن و نيکل( با جريان DC ممكن است ايجاد شود، وزش قوس ميباشد كه با تغيير جريان از DC به AC ميتوان بر آن غلبه كرد. استفاده از جريان AC در فرآيند SMAW ، نسبت به جريان DC دو مزيت دارد : یکی عدم وزش قوس و ديگري ارزا نتر بودن قيمت منبع تغذيه.
شدت جريان
الكترودهاي روكشدار با اندازه و طبقه معين در داخل محدوده خاصي از جريا نهاي مختلف، به خوبي ايفاي وظيفه ميكنند. اين محدودة جريان تا حدي با تغيير ضخامت و تركیب شيمیايي پوششهاي الكترود تغيير ميكند.
با افزايش جريان، سرعت رسوب نيز افزايش مييابد. محدودة جريان و به تبع آن سرعت رسوب از هرنوع و طبقة الكترودي، با الكترود ه مسايز در طبقة ديگر، متفاوت است.
جريان بهينه در یک نوع و اندازة معين الكترود به فاكتورهاي زيادي از جمله موقعيت جوشكاري و نوع اتصال بستگي دارد. جريان جوشكاري بايد به اندازهاي باشد كه باعث ذوب و نفوذ مناسب شده و همچنين قابليت كنترل مناسب بر روي حوضچة جوش در حين جوشكاري وجود داشته است.
در جوشكاري در وضعيتهاي عمودي و بالاي سر، لازم است كمترين جريان مجاز براي جوشكاري انتخاب شود نبايد از جريان بالاتر از محدودة توصيه شده استفاده شود. اين امر باعث ايجاد گرماي بيش از حد در الكترود، ايجاد جرقههاي زياد، وزش قوس، بريدگي كنارة جوش و ترك در فلز جوش ميشود.
شكل زیر تأثيرات جريان روي شكل پهناي جوش را نشان ميدهند:
طول قوس
طول قدس، فاصله بين نوك مذاب مفتول الكترود تا سطح حوضچة مذاب جوش ميباشد. طول قوس
مناسب جهت ايجاد اتصالات بينقص، داراي اهميت ميباشد. انتقال فلز از نوك الكترود و حوضچه جوش
فرايندي يکنواخت و روان نيست؛ حتي هنگامي كه طول قوس ثابت است، ولتاژ لحظ هاي قوس، هنگام
انتقال قطرات ريز فلز ذوب شده در طول قوس تغيير ميکند. ولي چنانچه در جوشكاري از جريان و طول
قوس مناسب استفاده شود ، هرگونه تغيير در ولتاژ قوس به حداقل خواهد رسيد. ايجاد اين حالت مستلزم
تغذيه ثابت و منظم الكترود ميباشد.
چنانچه طول قوس بيش از حد زياد باشد، اين امر باعث انحراف مسير و كاهش قدرت قوس و در نهايت
ايجاد جرقههايي از فلز مذاب هنگام حركت آن از سوي الكترود به سوي جوش، خواهد شد. در صورتي
كه ميزان جرقهها زياد باشد، بازدهي رسوبگذاري كاهش مييابد. همچنين گاز و سربارة حاصله از پوشش
الكترود تأثيري در محافظت قوس و فلز جوش نخواهد داشت. نهايتاً اين امر ميتواند منجر به ايجاد تخلخل
و ورود اكسيژن يا نيتروژن و يا هر دو به فلز جوش گردد.
سرعت حركت
عبارت از سرعت حركت الكترود در طول اتصال ميباشد. سرعت مناسب سرعتي است كه در آن مهرههاي جوشي با طرح و ظاهر مناسب ايجاد شود. سرعت حركت تحت تأثير فاكتورهاي
زيادي قرار دارد. موارد زير از آن جملهاند:
-1 قطبيت جريان جوشكاري
-2 وضعيت جوشكاري
-3 نرخ ذوب الكترود
-4 ضخامت فلز پايه
-5 شرايط سطحي فلز پايه
-6 نوع اتصال
-7 نصب اتصالات
-8 مهارت در بكارگيري الكترود
هنگام جوشكاري، سرعت جوشكاري بايد به گون هاي تنظيم شود كه قوس به آرامي حوضچة جوش مذاب
را هدايت مينمايد. تا رسيدن به یک نقطه خاص، افزايش سرعت حركت، درز جوش را باریکتر ميكند و
نفوذ را افزايش ميدهد.
سرعت حركت پايين سبب ايجاد درز جوش پهن و مقعر با نفوذي كمعمق ميشود. نفوذ كم، به علت توقف قوس روي حوضچه مذاب به جاي هدايت و تمركز آن روي فلز پايه ايجاد ميشود. اين حالت روي درجة رقت )نسبت فلز ذوب شده از قطعة كار به كل فلز جوش( تأثير ميگذارد.
دیدگاهتان را بنویسید
می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟خیالتان راحت باشد :)